Bufor (zasobnik) ciepła w instalacji grzewczej

W dzisiejszym artykule chciałem przedstawić Wam fajną koncepcję bufora ciepła, który pozwala na magazynowanie ciepła w instalacji grzewczej i jednocześnie przyczynia się do oszczędności w kosztach ogrzewania domu. Pozwala pozyskiwać to ciepło wtedy, gdy jest nam wygodnie (albo tanio), a używać wtedy, gdy jest to ciepło potrzebne.

Bufor może być instalowany niemal w każdej instalacji centralnego ogrzewania, bez względu na to, jakie źródło ciepła ją zasila, i czy ciepło dostarczane jest do pomieszczenia przez grzejniki, czy ogrzewanie podłogowe.

Bufor ciepła spełnia jednocześnie funkcję sprzęgła hydraulicznego i zasobnika ciepła. Jest to nic innego jak odpowiednio duży, dobrze zaizolowany zbiornik, wypełniony tą samą wodą, która nagrzewa się w kotle i oddaje ciepło w grzejnikach. Dobry bufor jest tak skonstruowany, że można go napełniać z kilku niezależnych źródeł ciepła, ale też można to ciepło pobierać na kilka różnych sposobów.

Większości z nas znany jest zasobnik ciepłej wody użytkowej. Taki zasobnik z elektryczną grzałką to przecież popularny bojler / terma. Bufor ciepła wygląda bardzo podobnie, choć cel jego istnienia jest nieco inny. Rzecz jasna ciepłą wodę użytkową produkować też może. 😉

Na widocznej obok fotografii przedstawiony jest zasobnik ciepła podłączony do instalacji grzewczej. Oprócz samego zbiornika o pomalowanej na niebiesko izolacji cieplnej widać też pompę obiegową i jakiś sterownik, prawdopodobnie regulujący temperaturę wody zasilającej instalację centralnego ogrzewania ciepłem z zasobnika.

Cel istnienia bufora/zasobnika ciepła

Producenci buforów twierdzą, że ich zainstalowanie w instalacji centralnego ogrzewania pozwoli na oszczędności paliwa sięgające 20 a nawet 30%! Ja aż takim optymistą nie jestem (w końcu nie produkuję i nie sprzedaję takich urządzeń), ale i tak chciałbym bufor ciepła wykorzystać w swoim domu. O tym będzie później, teraz pora na fakty — albo przynajmniej na coś, co jest jako fakty przedstawiane.

Bufor ciepła ma za zadanie:

  • magazynować nadwyżki ciepła produkowanego przez kocioł w ilości przekraczającej chwilowe zapotrzebowanie,
  • przechować ciepło tak długo, aby można było z niego skorzystać również wtedy, gdy kocioł już nie pracuje,
  • umożliwiać pracę kotła w zakresie jego optymalnej sprawności (czyli przy takiej mocy, przy której spalanie w kotle i odbiór ciepła odbywa się najbardziej efektywnie),
  • pozwalać na wykorzystanie ciepła z kolektorów słonecznych do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej, nawet gdy temperatura czynnika ogrzanego w kolektorze jest relatywnie niska (niewiele wyższa, niż temperatura powracającego czynnika z instalacji, a niższa niż temperatura zasilania),
  • i w ogóle pozwala na połączenie w jednej instalacji kilku różnych źródeł ciepła, np. kominka z płaszczem wodnym i kotła gazowego, z kolektorami słonecznymi i do tego jeszcze awaryjnym ogrzewaniem elektrycznym.

Tyle jeśli chodzi o listę zalet bufora. Teraz wyjaśnienie, skąd się one biorą. Przede wszystkim z warstwowego układu temperatur.

Zasada działania zasobnika/bufora ciepła

Bufor ciepła działa nieco podobnie do zasobnika ciepłej wody użytkowej. W szczegółach chciałbym to opisać na przykładzie poniższego rysunku, który przedstawia schemat takiego multiwalentnego zasobnika ciepła. Multiwalentnego, bo można go ładować z kilku źródeł ciepła. A ciepło można wykorzystać zarówno do grzejników, jak i do ogrzewania podłogowego, zbiornik pozwala także przygotować ciepłą wodę użytkową.

Jak wspomniałem, źródłem wszystkich zalet takiego bufora ciepła jest warstwowy układ temperatur. Ciepła woda znajduje się na samej górze zbiornika, jako najlżejsza. Dolne warstwy zbiornika to woda najzimniejsza. Woda ma taką przyjemną właściwość, że podgrzewana od góry niechętnie przekazuje ciepło w dół. Dlatego jeśli w takim zbiorniku nie zrobimy jakiegoś zamieszania, woda pozostanie rozdzielona na warstwy cieplejsze i zimniejsze. To pozwala pobierać dość ciepłą wodę ze zbiornika nawet wtedy, gdy jest on prawie „rozładowany” — czyli wtedy, gdy warstwa ciepła jest stosunkowo cienka. Zaleganie najzimniejszej wody na dnie pozwala na oddawanie ciepła przez chłodny czynnik roboczy z kolektora słonecznego.

Teraz kilka słów na temat rysunku. Idąc od góry, 1 oznacza przyłącze, którym zbiornik ładowany jest przez wysokotemperaturowe źródło ciepła. Czyli na przykład kocioł na paliwo stałe albo kominek z płaszczem wodnym. Kotły na paliwo stałe powinny pracować przy możliwie wysokich temperaturach, co pozwala na skuteczne spalanie paliwa i nie dopuszcza do powstawania sadzy w kominie. Z tego miejsca pobieramy również wodę do grzejników, albo do pętli ogrzewania podłogowego, koniecznie przez zawór trójdrożny (mieszający). Numer 2 to wężownica do przygotowania ciepłej wody użytkowej. Powinna być zabezpieczona zaworem termostatycznym, jako że temperatura wody w najwyższej warstwie może się zmieniać w dość szerokim zakresie. Oczywiście zimną wodę podajemy od dołu wężownicy. Numer 3 to elektryczna grzałka. Wstawić ją można w dowolne miejsce. Wcale nie jest konieczna, ale ponieważ nie jest droga, warto ją zainstalować. Jak ktoś ma turbinę wiatrową w ogrodzie, grzałka pozwoli łatwo zagospodarować nadwyżkę prądu z tejże turbiny. Posłuży też jako źródło dość taniego ciepła, jeśli wykorzystywana byłaby wyłącznie w czasie nocnej strefy taryfowej. Punkt nr 4 to powrót wody z grzejników albo pętli ogrzewania podłogowego (w tym drugim przypadku zapewne warto byłoby ją umieścić niżej). Numerem 5 oznaczona jest wężownica podłączona do kolektora słonecznego, a nr 6 to przyłącze kierujące wodę do kotła centralnego ogrzewania.

Gdy kocioł ładujemy, woda czerpana jest przyłączem 6, trafia do kotła, a następnie po ogrzaniu dostarczana jest w górną część zasobnika przyłączem 1 (by nie zaburzać warstwowego układu temperatur). Gdy rozładowujemy bufor z użyciem ogrzewania podłogowego, bierzemy najcieplejszą wodę z góry zbiornika, mieszamy ją z wodą zimną, a po schłodzeniu oddajemy zaraz nad dnem zbiornika.

Wężownica w górnej części pozwala odbierać ciepło z zasobnika w celu przygotowania ciepłej wody użytkowej. Z kolei wężownica w części dolnej umożliwia ładowanie zbiornika kolektorami, nawet wtedy, gdy glikol w kolektorach jest tylko nieznacznie cieplejszy, niż temperatura wody powracającej z instalacji ogrzewania podłogowego.

Tak, bufor pozwala zasilać ogrzewanie podłogowe ciepłem z kolektora słonecznego!

Współpraca zasobnika ze źródłami ciepła

Taki zasobnik ciepła jest wybawieniem dla posiadaczy kotłów na paliwa stałe, np. kotłów węglowych. Umożliwia im bowiem bezproblemową pracę w warunkach przejściowych temperatur. Wtedy kocioł zmuszony jest pracować przy niższej mocy grzewczej, niż ta, w której osiąga najwyższą sprawność. Kocioł „widząc”, że woda w instalacji za bardzo się rozgrzała, ogranicza ilość dostarczanego powietrza do komory spalania, co powoduje zmniejszenie mocy cieplnej, ale również występowanie niecałkowitego i niezupełnego spalania. Efektem tego jest dość duża zawartość substancji palnych w spalinach — tlenek węgla jest toksyczny, a nie spalone substancje smoliste przyczyniają się mocno do oklejania komina sadzą. Zamiast więc zmuszać kocioł do pracy przez całą dobę przy ograniczonej wydajności, zasobnik pozwala mu na pracę przez krótszy czas, ale przy największej mocy. To pozwala na zwiększenie sprawności spalania — choć nie przypuszczam, by oszczędności z tego powodu miały sięgnąć aż 30%…

Magazynowanie nadwyżki ciepła sprawdza się świetnie również w przypadku pompy ciepła. Mianowicie, bufor pozwala pompie na uruchamianie się rzadziej, ale na dłuższy czas. Ponieważ większość silników elektrycznych najwięcej prądu zużywa w trakcie rozruchu, takie podejście poprawia efektywność działania pompy ciepła. Że nie wspomnę o tym, że przyczynia się również do przedłużenia żywotności takiej pompy…

Po co komu bufor ciepła?

Mnie osobiście po to, żebym mógł odpalić kominek tylko na kilka godzin a ciepłem cieszyć się przez całą następną dobę. Marzy mi się zbiornik o pojemności rzędu 3 000 litrów, który jest w stanie zmagazynować aż niemal 200 kWh. Chciałbym mieć dom niskoenergetyczny, aby taka ilość ciepła wystarczyła mi na co najmniej dobę ogrzewania.

Bufora nie kupię na pewno, bo ceny takich urządzeń są porażające. Raczej zdobędę materiał gdzie będzie to możliwe i zamówię jego wykonanie wedle moich wymagań. Jak się okazuje, budowa bufora na własną rękę chodzi po głowie nie tylko mnie.

Foto: RTPeat, na licencji Creative Commons. Rysunek: mój.

Tekst powstał w listopadzie 2009 r. Powyżej znajduje się jego zaktualizowana wersja.

27 komentarze(y) i opinii do artykułu “Bufor (zasobnik) ciepła w instalacji grzewczej”

  1. jaki jest koszt takiego ogrzewania i jak on ma sie do np. ogrzewania za pomoca pompy ciepła ?

  2. @darek: nijak się nie ma jedno do drugiego, bo bufor sam w sobie źródłem ciepła nie jest a jego wpływ na koszt ogrzewania domu jest nieznaczny.

  3. Temat bufora/zasobnika ciepla wertuje od dluzszego czasu. Sam jestem w trakcie realizacji zbiornika 1600L z 2 weozwnicami.
    Instalacje grzewcza dzialajaca z takim wlasnie zasobnikiem widzialem i uzytkowalem podczas pobytu u rodzinki w Alpach – Zrobilem przy tym pare szkicow calej istalacji.. Goraco polecam takie rozwiazanie, ktore mozna zrealizowac w duzym stopniu samemu dla bonizenia kosztow budowy.
    Pokusilem sie o pare dokladniejszych obliczen (termodynamika plynow) tak dla upewnienia sie ze „kierunek” i realizacja ma sens.. i wyglada to dobrze..

  4. no ja właśnie będę instalował bufor w sfoim domku nowo wybudowanym na 127 m urzytkowych z czego 50 ogrzewanie podłogowe podobno powinno starczyć 1000 litrów ogrzewane prądem podczas nocnej taryfy 0,21 za kwh gdzie gazem wychodzi 0,18 gr za kwh lecz za gaz płaci się abonament cały rok ok 100 zł pomimo że się go tak długo nie używa a podana cena w taryfie nocnej to wraz z opłatą przesyłowa i abonamentem w dzień jest 0,58 zł

  5. A ja mam pytanie do tego schematu ,gdzie jest podłączenie zasilania w buforze do c.o?

  6. Czy chodzi Ci o to, którędy pobierać z bufora wodę do instalacji centralnego ogrzewania? Jeśli tak, to przyłączem na samej górze, za pośrednictwem zaworu mieszającego, a zimna woda powinna być oddawana przyłączem na dole (podłogówka) lub w środku (grzejniki).

  7. Jaki powinienem zainstalować bufor by starczyło dla domku o powieżchni 320 m2 (kubatura około 900 m3)?

  8. @OLEJOWY: za mało danych. Przede wszystkim, na jak długi czas ma starczyć bufor? Jak jest ocieplony budynek? Czy jest ogrzewanie podłogowe?

  9. Na jaki czas ma starczyć byfor? nie wiem co odpowiedzieć, pewnie na jak najdłuższy. Budynek jest z cegły kratówki tzw MAX od środka styropian 12 cm i cegła połówka, łącznie około 50 cm. Ogrzewania podłogowego nie posiadam.

  10. trochę neizrozumiale napisałem o grubości, od środka MAX, w środku steropian, i na zewnątrz kratówka mniejsza

  11. @Olejowy: zajrzyj do dokumentacji budynku, zobacz jakie jest zapotrzebowanie na moc cieplną do ogrzewania (w kW). Dla każdej doby pojemności bufora musisz przemnożyć tę moc przez 24, otrzymasz dobowe zapotrzebowanie na ciepło dla najtęższych mrozów (w kWh).

    1 m^3 bufora to ok. 60 kWh przy ogrzewaniu podłogowym i ok. 30-40 kWh przy grzejnikach.

    Czyli przykładowo, jeśli masz zapotrzebowanie na moc 15 kW, to w ciągu doby zużyjesz 360 kWh, czyli potrzebujesz bufora o pojemności 12 m^3, czyli 12 000 litrów.

    Mam nadzieję, że się nie machnąłem przy obliczeniach…

  12. w dokumentacji zapotrzebowanie wynosi 17kWh gdzie budynek miał kubaturę 800 m3 ale ja go poszerzyłem o 2,5 m, więc kubatura się zwiększyła do 900 m3, czyli powiększyłem dom o 12,5% jęzeli w ten sam sposób liczyć przyrost zapotrzebowania wynosi 19,68 kWh, w zaokrągleniu 20 kWh. Czyli potrzebuję bufora 16m3. Sądzę że te wyliczenia zakłądają że taki zbiornik zostanie nagrzan raz na dobę do jakijś temperatury np.80 st C. Czy można przyjąć że bufor będzie dogrzewany co godzinę to potrzebuję zbiornika około 660 litrów?

  13. @Olejowy: nie ma żadnego sensu zakładania bufora, który będzie magazynować ciepło na okres krótszy, niż 1 dobę. I w przypadku dużych budynków o dużym zapotrzebowaniu na ciepło, też jest to bardzo trudne.

    Aby bufor miał sens, powinien wystarczać na co najmniej dobę, przy założeniu palenia tylko przez kilka godzin. Dajmy na to, przy paleniu tylko przez 6 godzin. Ale wtedy moc kotła ładującego bufor musi być czterokrotnie większa, niż zapotrzebowanie budynku na moc do ogrzewania.

    Zdaje mi się, że źle sprawdziłeś. Nie wiedzę, by dom o tej powierzchni w ciągu doby zużywał tylko 20 kWh ciepła. Nawet domy pasywne mają większe zapotrzebowanie na ciepło.

  14. W projekcie jest zapis zapotrzebowanie na ciepło 17 kWh. Wspominałem, że dokonałem poszerzenia domu o 2,5 m co mogło wpłynąć na zwiększenie zapotrzebowania do 20 kWh. Hydraulik który montował mi piec dokonał jakiś swoich obliczeń i zamontowałem piec 34 kWh. Mówił że trochę z górką ale lepiej więcej niż za mało. Co do tego bufora to inny hydraulik mi o tym wspomniał, więc zacząłem szukać w necie informacji na ten temat. Generalnie muszę szukać jakiegoś zamiennika co do źródła ogrzewania bo olejowe zaczyna mnie wykańczać. Dziś cena oleju wynosi 4,20 zł a ja potrzebuję na sezon minimum 3,5 tyś litrów. Jak montowałem piec 10 lat temu cena była 1,2 zł. Słyszałem coś o pompach ciepła, ale podobno nie do zastosowania w moim przypadku, ponieważ nie mam ogrzewania podłogowego. Wiem że droga instalacja, ale w moim przypadku przy takich cenach oleju, za 5 lat powinienem być do przodu.

  15. Raczej mowa o 17 i 34 kW (jednostka mocy kotła), a nie kWh (jednostka energii). Stąd moje niezrozumienie.

    Bufor na pewno w takim układzie kosztów ogrzewania nie zmniejszy. Pompa ciepła może okazać się całkiem niezłym wyborem.

  16. Z pewnym trudem ale znalazłem w necie techniczne rozwiązanie bufora które jest oczywiste dla wszystkich mających za sobą podstawy termodynamiki. Bufor z przemianą fazową czynnika. Czy z tego miejsca mógł bym zapytać o doświadczenia z takim urządzeniam, jeśli ktoś z czytających je ma?

  17. witam. u mnie (dom w truskawkach 2 z pracowni archon) zainstalowalem kominek z plaszczem wodnym makrotermu 14 kW i do tego buforek 400l wgjb multi elektrometu zadnych zaworow mieszajacych tylko dwie pompki jedna obiegu kominek -bufor(sterownik orginalny od kominka) , druga obiegu bufor -grzejniki (sterownik salus 091rf) i chodzi bardzo przyzwoicie tzn. pale codziennie po pracy od 17 do 21 (dwa male zaladunki drewna-okolo czterech polan dł.40cm) i mam ciepla wode dla czterech osob plus cieplo w domu do nastepnego popoludnia

  18. Witam. Do „jezzy”.
    Masz podłogówkę czy grzejniki.
    Pozdrawiam

  19. Chyba bufor najbardziej się opłaca pod kominek z płaszczem podłączyć. wychodzi 10 gr za kwh

  20. niestety tradycyjne grzejniki wiec niemoge w pelni wykorzystac bufora ale za dwa lata biore sie za remont drugiego domu i moje obecne grzejniki przeniose tam a w instalacji z buforem pewnie zainstaluje nieco wieksze aby mogly byc efektywniejsze na niskich temperaturach . generalnie polecam bufor + kominek + podlogowka i jest ok . jedna z wazniejszych rzeczy przy kominku to drewno-ja pierwsze kupilem jak jaszcze niemiałem fundamentow -sezonowałem 3lata-polecam mieszanke brzozy i buka 50/50. pozdrawiam

  21. Czy grzałka wodna podłączona pod bufor włożona w kanał WM , to dobre rozwiązanie?

  22. @AK47: jeśli chodzi o efektywność czerpania ciepła z bufora, to lepsze będzie ogrzewanie podłogowe. Wymaga niższej temperatury zasilania, więc pozwoli lepiej (głębiej) rozładować bufor.

  23. Dziękuję za cenne rady. Przydadzą się w podjęciu decyzji. Planuję ( dom w winogronach 4 archonu) kominek z płaszczem wodnym+ bufor 500l z wężownicą do cwu + piec gazowy dwufunkcyjny by też podgrzewał cwu poza sezonem grzewczym do tego grzejniki na poddaszu(sypialnie), podłogówka na parterze i łazienka na poddaszu. Mam tylko dylemat co do podłogówki, czy ją robić? Wiem jakie są jej plusy szczególnie w tym zestawie z buforem ale jakoś jestem za tradycyjnymi grzejnikami. Jak się będzie spisywać w okresach przejściowych, kiedy jednego dnia pasuje włączyć centralne ogrzewanie, a drugiego już raczej nie. Albo gdy w sezonie grzewczym przez kilka dni będą naprawdę niskie temperatury, czy da w tedy rade? Czy dać oprócz podłogówki na parterze jeszcze kaloryfery? No i jeszcze jeden dylemat co do podłogówki. Jeden z domowników ma problemy z krążeniem, a w tedy lepiej jak jest w nogi chłodniej bo inaczej puchną i bolą. Jeżeli „jezzy” jest zadowolony z tego rozwiązania, to czy u mnie w mniejszym domku z troszkę większym buforem te grzejniki nie będą takie złe i jednak będą jakieś korzyści z tego bufora.

  24. @alex Ważne jest ile dom potrzebuje ciepła. Ja zakładam palenie w kominku co 24 godziny w duże prozy 15 kg drzewa
    @ Krzysztof Lis . A czy ekonomicznie opłacalna jest podłogówka. Chodzi o zwrot inwestycji nad zyskami zaoszczędzonej energii. Grzałka to wydatek max 1000 zł

  25. @AK47: to zależy od tego, ile ta podłogówka będzie kosztować. Bo wcale nie musi być znacząco droższa od grzejników. No i istotne jest też, czym będzie zasilana — bo jeśli pompą ciepła to będzie miała kluczowy wpływ na zużycie prądu przez pompę.

    Od wymiennika ciepła w kanale wentylacyjnym na pewno będzie droższa. I tu nie widzę szansę na zwrot z tego wydatku.

  26. generanie to niema rozwiazania idelanego dla wszystkich , niemowmy tu o zwrocie kosztow inwestycji bo takim czy innym systemem i tak musimy ogrzewac a wracajac do bufora to przedewszystkim korzyscia jest to ze wykorzystujemy w pelni wartosc energetyczna drewna ,wegla a nie wędzimy je przy niskich temperaturach na piecu , kominku bo w domu jest juz cieplo – jest to swojego rodzaju akumulator , sprzegło i regulator w jednym . jakbym mial troszeczke wiecej pieniazkow to pewnie w moim domu zastosowalbym buforek 750 litrow choc z 400 tez jestem zadowolony – sprawdza sie dobrze – polecam .

  27. witam . tym razem to ja szukam wsparcia wśród użytkowików pomp ciepła lub też osób majacych w tym względzie doświadczenie i wiedze (musi to iść w parze)oraz użytkowników buforów . Otóż mam zamiar zainstalować pompe ciepła ( pcwu3,8) i zastanawiam sie czy dobrze kombinuje- cop w dużej mierze zależy od różnicy temperatur pomiedzy dolnym a górnym żródłem wiec jesli podłącze pompe do 400 litowego buforka (wgjb multi 400/120) poprzez jego wężownice solarną umieszczona w dolnej cześci i ładowac bede buforek do okolo 1/2 objętości i w dolnej czesci gdzie jest wezownica (gorne zrodło – pompy ciepla) bede utrzymywac dosc niska temperature to czy cop dla pompy bedzie przez dosc długi czas na wysokim poziomie ze wzgledu na mala roznice temperatur pomiedzy dolnym a górnym zródłem . czekam na opinie czy to ma sens ? czy tez lepiej wpiac sie bezposrednio w obwód cwu ?

Pozostaw komentarz

Subscribe without commenting